液压基本回路例题

基本回路例题
例题⑴
在图中，A 、B 两液压缸的有杆腔面积和无杆腔的面积分别均相等，负载F A ＞F B ，如不考虑泄漏和摩擦等因素，试问：
⑴两液压缸如何动作?
⑵运动速度是否相等?
⑶如节流阀开度最大，压降为零，两液压缸又如何动作?运动速度有何变化?
⑷将节流阀换成调速阀，两液压缸的运动速度是否相等?
解答：本题考查压力形成概念与节流调速原理！
(1)两缸动作顺序：
对于图示(a)、(b)回路均是B 缸先动，B 缸运动到终点后，A 缸开始运动。

其理由如下：
对于图（a ）所示的出口节流调速回路而言，可知，出口节流调速回路，进油腔压力，即无杆腔压力始终保持为溢流阀的调整压力值p Y ，有杆腔压力则随负载变化。

根据液压缸力平衡方程式，有
2!A p F A p A A Y ∆+= 和 2!A p F A p B B Y ∆+=
因F A ＞F B ，所以Δp B ＞Δp A ，负载小的活塞运动产生的背压高；这个背压(即Δp B )又加在A 缸的有杆腔，这样使A 缸的力平衡方程变为 2!
A p ＜F A p
B A
Y ∆+
因此A 缸不能运动，B 缸先动。

直至B 缸运动到终点后，背压Δp B 减小到Δp A 值，A 缸才能运动。

对于图（b ）所示进口节流调速回路而言，负载大小决定了无杆腔压 A 缸的工作压力为 1
A F p A A =
，B 缸的工作压力为 1
A F p
B B =
由于F A ＞F B ，所以p A ＞p B ，工作压力达到p B ，即可推动B 缸克服负载运动，此时压力不可能继续升高，正是由于这种原因，B 缸先动，待它到达终点停止运动后，工作压力升高到p A ，A 缸才能运动。

⑵两缸运动速度：
通过节流阀的流量受节流阀进出口压力差的影响，因为Δp B ＞Δp A ，所以B 缸运动时，通过节流阀的流量大，B 缸运动速度高。

更详细地，可用通过节流阀的流量方程来说明：由薄壁小孔公式，有 B 缸运动速度 25
.02A p CA A q v B
T TB B ∆=
=
A 缸运动速度 2
5.02
A p CA A q v A
T TA A ∆==
因为Δp B ＞Δp A ，所以v B ＞v A
亦可以用节流调速回路的速度负载特性来进行分析。

⑶节流阀开度最大，压降为零时，两液压缸的动作顺序及其运动速度： 由于F A ＞F B ，B 缸所需压力低于A 缸所需压力，所以B 缸先动，运动到终点后，待压力升到A 缸所需压力时，A 缸动作。

由于采用的是定量泵，A 和B 缸的A 1相等，所以两液压缸的运动速度相等。

⑷将节流阀换成调速阀时，两液压缸的运动速度： 因有调速阀中的定差减压阀的压力补偿作用，负载变化时仍能使调速阀输出流量稳定，所以两液压缸的运动速度相等。

例题⑵
在图中，已知A 1＝20cm 2
，A 2＝10cm 2，F ＝5kN ，液压泵流量q p ＝16L/min ，节流阀流量q T ＝0.5L/min ，溢流阀调定压力p y ＝5MPa ，不计管路损失，回答下列问题：
⑴电磁铁断电时，活塞在运动中， p 1=? p 2＝? v ＝? 溢流量Δq =？ ⑵电磁铁通电时，活塞在运动中， p 1=? p 2＝? v ＝? 溢流量Δq =？
解答：本题考查出口节流回路原理、溢流阀在不同工况下的工作状态。

⑴电磁铁断电时
由于回油路直接与油箱相通，活塞在快速运动中，溢流阀处于关闭状态，液压缸无杆腔工作压力由负载决定。

所以
p 2＝0，
MPa Pa A F p 5.2102510
201055
4
31
1=⨯=⨯⨯=
=
-
min /8min /80020
101631
m cm A q v p ==⨯=
=
溢流量Δq y =0。

⑵电磁铁通电时
构成出口节流回路，所以
p 1= p y ＝5MPa ，
MPa Pa A F A p p 510
1010
510
2010504
3
4
5
2112=⨯⨯-⨯⨯⨯=
-=
--
min /50min /10
105.03
2
cm cm A q v T =⨯=
=
溢流量
min /1510
102050163
11L v A q q q q p p =⨯⨯⨯-=-=-=∆-
例题⑶
在图示液压回路中，液压缸Ⅰ为进给缸，无杆腔面积A 1=100cm 2
，液压缸Ⅱ为辅助缸，无杆腔面积A 2=100cm 2，溢流阀调定压力p Y =4MPa 、顺序阀调定压力p X =3MPa 、减压阀调定压力p J =1.5MPa ，不考虑压力损失，试求：
⑴Ⅰ、Ⅱ两缸空载运动时，以及运动到终点位置时，A 、B 、C 、D 四点的压力；
⑵辅助缸Ⅱ工作时，能产生的最大推力是多少？
⑶进给缸Ⅰ要获得稳定的运动速度且不受辅助缸负载的影响，缸Ⅰ允许的最大推力是多少？
解答：⑴A 点压力由缸Ⅰ负载决定，最大受溢流阀调定压力控制； B 点压力最小由顺序阀决定，最大受溢流阀调定压力控制；
C 点压力：减压阀不工作时，由缸Ⅱ负载决定，最大受溢流阀调定压
力控制；
D 点压力：减压阀不工作时，由缸Ⅱ负载决定；减压阀工作时，由减
压阀调定。

N A p F J Ⅱ5.7750010
5010154
5
2==⨯⨯⨯==-
⑶当辅助缸Ⅱ空载运动时，泵的工作压力p B 为最小，p B =p X =3MPa 。

当辅助缸Ⅱ负载压力与减压阀调定压力p J =1.5MPa 相同时，泵的工作压力最高，p B =p Y =4MPa 。

由此可知，辅助缸Ⅱ负载的变化对泵的工作压力是有影响的。

由调速阀原理可知，若能保持调速阀进出口压力差Δp 在0.5MPa 以上，就能保证进给缸Ⅰ获得稳定的运动速度。

取pBmin=3MPa ，则p A ＝p B －Δp ＝3－0.5＝2.5MPa
缸Ⅰ允许的最大推力为F ＝p A ×A 1＝25000N ＝25kN
当缸Ⅰ负载小于25kN 时，即使辅助缸Ⅱ的负载变为零，缸Ⅰ的运动速度也不会受到影响。

例题⑷
在图示的系统中，工作时压力油先流入夹紧油缸Ⅱ，当压力上升至顺序阀调定压力时顺序阀打开，压力油进入缸I 。

已知缸I 无杆腔面积A 1＝20cm 2
，
有杆腔面积A 2＝10cm 2。

溢流阀调定压力p Y ＝40×105Pa ，顺序阀调定压力p X ＝25×105Pa 。

活塞I 向右运动时，负载阻力L 1＝6000N 。

活塞I 向左回程时，负载阻力L 2＝500N 。

当夹紧缸B 将工件夹紧后，试分析油缸I 的活塞：⑴在向右运动时；⑵终点停止时；⑶在向左返回时；系统在A 点和B 点的压力各为多少?
解答：⑴缸I 向右运动时 5
4
1
1103010
206000⨯=⨯=
=
-A L p A Pa
因需要的p A ＞p X ，故p B ＝p A ＝30×105
Pa 。

⑵缸I 终点停止时
p B ＝p A ＝p Y ＝40×105Pa 。

⑶缸I 向左返回时（工件仍保持夹紧） 5
4
2
210510
10500⨯=⨯=
=
-A L p A Pa
因需要的p A ＜p X ，故p B ＝p X ＝25×105Pa 。

［说明］
内控式顺序阀在压力油作用下打开时，进出口两侧的压力并非一定相等。

这时应分两种情况讨论：
①顺序阀打开后，出口处负载所引起的工作压力超过调定值p X 时，则进油路的压力也将随负载的大小继续升高，故进出口两侧压力基本相等。

②顺序阀打开后，出口处负载所引起的工作压力小于调定值p X
时，顺
序阀阀口自行关小，这时进出口两侧压力不等。

进油口压力为顺序阀的调整值p X，而出口处的压力由负载大小决定。

其理由和溢流阀工作原理相同，正如溢流阀不会因溢流阀出口通油箱而使泵失压。

图中的液压回路是一种利用顺序阀防止干扰的回路。

当夹紧缸在夹紧工件后，无论缸I的负载如何变化，夹紧缸的压力不会低于p X＝25×105Pa。

(注：缸Ⅱ夹紧后其压力不会低于顺序阀调定值这一概念，只适用于静态或稳态。

如果换向阀1在换向瞬间，顺序阀的响应不够快，缸Ⅱ有可能瞬时失压。

解决办法是在B点和阀2间增加一单向阀3。

例题⑸
在图示的系统中，两缸的几何形状相同，无杆腔面积为20cm2，有杆腔有效面积为10cm2。

活塞向右运动时，两缸的负载阻力分别为F1＝8000N、F2＝3000N。

活塞向左回程时，两缸的负载阻力均为零。

减压阀调定值p J＝15×105Pa，顺序阀调定值p X＝35×105Pa，溢流阀调定值p Y＝50×105Pa，所有的压力损失均不计。

试分析下列几个问题：
⑴将电磁铁1DT、2DT通电，换向阀同时切换到右位，两缸向左回程时的动作顺序如何?在每个动作顺序过程中，A、B、C三点压力各为多少？
⑵将电磁铁1DT、2DT断电，换向阀切换到图示左位，当缸I向右运动时及缸到达右端位置后，A、B、C三点的压力各为多少？
⑶在上述两换向阀同时从右位切换到图示左位后，两缸右移的动作顺序如何?
解答：本题考查对压力阀工作原理的理解与掌握。